Post on 21-Feb-2021
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
54
Micrografia 4.20- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 768 horas a 750ºC. Sigma
(escura). Ataque: KOH.
Micrografia 4.21- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 20 minutos a 800ºC. Sigma (escura). Ataque:KOH.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
55
Micrografia 4.22- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 24 horas a 800ºC. Sigma (escura). Ataque:KOH.
Micrografia 4.23- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 768 horas a 800ºC. Sigma (escura). Ataque:KOH.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
56
Micrografia 4.24- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 20 minutos a 900ºC. Sigma (escura). Ataque:KOH.
Micrografia 4.25- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 24 horas a 900ºC. Sigma (escura). Ataque:KOH.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
57
Micrografia 4.26- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 768 horas a 900ºC. Sigma
(escura). Ataque:KOH.
Micrografia 4.27- Amostra do aço SAF 2205 envelhecida por 1032 horas a 900ºC. Sigma (escura). Ataque:KOH.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
58
4.1.2. Caracterização quantitativa da microestrutura
Para a obtenção dos valores de fração volumétrica de fase sigma nas
amostras já atacadas foi utilizado o processo automático de análise por
estereologia quantitativa, em um microscópio LEICA DMLM ligado a um analisador
de imagens. Os resultados para cada uma das séries de tratamento encontram-se
nos gráficos 4.1, 4.2, 4.3 e 4.4 que seguem.
Nota-se no gráfico 4.1 que a fração volumétrica de sigma aumenta no
decorrer do tempo e a fração volumétrica máxima desta fase se dá a 96 horas de
envelhecimento, com um valor aproximado de 46%, porém vale notar que ocorre
uma queda na fração volumétrica de fase sigma a partir deste ponto de máximo,
atingindo 36% para um envelhecimento de 1032 horas. Por esse motivo vale aqui
o estudo da formação de diferentes fases para a caracterização deste tipo de
comportamento, considerando uma possível formação de nitretos ou outras fases,
responsáveis pelo consumo de parte da fase sigma precipitada no material.
Já a 800ºC (gráfico 4.2), a máxima fração volumétrica de sigma é de
aproximadamente 54%, alcançada a partir de 24 horas de envelhecimento,
mantendo-se praticamente inalterada em superiores tempos de envelhecimento.
Nos gráficos 4.3 e 4.4, respectivamente das temperaturas de 750ºC e
700ºC, nota-se que com a diminuição da temperatura de envelhecimento das
amostras, a taxa de precipitação se torna cada vez menor, embora em ambas as
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
59
temperaturas ocorra crescimento da fração volumétrica e estabilização em valores
consideráveis, variando entre 50 e 60% nos dois casos.
Gráfico 4.1-Fração volumétrica de fase sigma para amostras envelhecidas a 900ºC.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
60
Gráfico 4.2-Fração volumétrica de fase sigma para amostras envelhecidas a 800ºC.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
61
Gráfico 4.3-Fração volumétrica de fase sigma para amostras envelhecidas a
750ºC.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
62
Gráfico 4.4-Fração volumétrica de fase sigma para amostras envelhecidas a
700ºC.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
63
5-Discussão dos resultados:
No geral, os resultados obtidos para todas as quatro séries de amostras
estudadas se encaixam dentro do perfil pretendido e esperado com relação à
fração volumétrica da fase sigma.
Realmente foi constatado que com o aumento do tempo de exposição do
material à uma dada temperatura, ocorre o aumento da fração volumétrica da
fase, tendendo à praticamente estabilização quando do consumo completo da
ferrita presente, já que a partir daí a precipitação de fase sigma passa a ocorrer
proveniente da austenita, fenômeno muito mais lento, como já visto anteriormente
(vide figura 14 pg.26).
Para a temperatura de 700ºC, nota-se o crescimento da fração volumétrica
de fase sigma até estabilização em aproximadamente 55%. Nota-se aí a pequena
precipitação para tempos de envelhecimento reduzidos.
Já para a temperatura de 750ºC, a precipitação de fase mesmo em baixos
tempos de exposição mostra-se mais elevada, ficando este fenômeno claramente
evidenciado pela mudança no perfil inicial dos gráficos 4.3 e 4.4. Para esta
temperatura também ocorreu o crescimento da fração volumétrica até
estabilização em aproximadamente 50%.
Para a temperatura de 800ºC, nota-se precipitação ainda mais intensa
desde os menores tempos de exposição à temperatura, como pode ser observado
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
64
no gráfico 4.2. A precipitação de fase sigma mostra-se intensa e a estabilização
ocorre logo nas 24 horas de envelhecimento, em valores em torno de 54%.
Porém na série de amostras envelhecidas isotermicamente a 900ºC nota-se
uma tendência de queda na fração volumétrica de fase sigma a partir de 96 horas
de envelhecimento. Neste momento a fração volumétrica de fase sigma atinge um
valor máximo de 46%, sofrendo posterior queda, atingindo um valor de 36% para o
envelhecimento realizado por 1032 horas. Este tipo de comportamento não era
esperado e não há evidências na literatura de tal tipo de ocorrência. Por este
motivo, se faz necessário o estudo da possível precipitação de diferentes fases,
como nitretos por exemplo, nas temperaturas próximas de 900ºC e que possam
estar consumindo a fase sigma presente, caracterizando este fenômeno. No
gráfico 5.1 estão sobrepostas todas as curvas obtidas experimentalmente e ficam
evidentes os comportamentos evidenciados.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
65
700ºC 750ºC 800ºC 850ºC[10] 900ºC
Gráfico 5.1: Resultados de fração volumétrica de fase sigma ao longo do tempo
para todas as séries de amostras.
Realizando a análise geral de todos os resultados para todas as séries de
amostras, nota-se claramente uma mais rápida e mais intensa precipitação de
fase sigma em temperaturas próximas de 800ºC, caracterizando
aproximadamente a faixa de temperaturas onde espera-se encontrar o vértice da
curva de precipitação desta fase. O gráfico 5.2 ilustra estas conclusões e relaciona
as temperaturas de envelhecimento com os respectivos tempos e frações
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
66
volumétricas. Fica claro por este diagrama a mais intensa precipitação de fase
sigma nas temperaturas próximas de 800ºC.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
67
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
68
6-Conclusões:
Do presente trabalho pode-se concluir que:
- Há aumento da fração volumétrica de fase sigma de acordo com o
aumento no tempo de envelhecimento isotérmico.
- As séries de amostras de 700ºC, 750ºC e 800ºC apresentam
crescimento na fração volumétrica de fase sigma com posterior
estabilização nos valores máximos.
- A série de amostras de 900ºC apresenta pico de 46% em 96 horas,
seguido de queda na fração volumétrica da fase sigma. Cabe aí
estudos de possíveis novas transformações de fase.
- A máxima cinética de formação de fase sigma para o aço inoxidável
SAF 2205 se dá nas temperaturas próximas a 800ºC, com queda na
precipitação tanto para maiores quanto para menores temperaturas.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
69
- A máxima fração volumétrica de fase sigma foi obtida no
envelhecimento de 24 horas a 800ºC e foi de 54%.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
70
7-Sugestões para novos trabalhos:
- estudo específico para a precipitação de fase sigma no aço em
estudo para tempos inferiores a 10 minutos;
- estudo por microscopia eletrônica de varredura para identificação de
possíveis outras fases também presentes nas amostras em estudo;
- estudo das novas transformações de fases que caracterizam o
comportamento evidenciado nas amostras de 900ºC, com o consumo
da fase sigma formada.
Laboratório de Materiais do Centro Universitário da FEI http://www.fei.edu.br/mecanica/me541/LabMat.htm
71
Referências Bibliográficas:
[1]- SEDRIKS, A. J. Corrosion of stainless steels. John Wiley : NY 1996 2. Ed. Cap. 1 e 2; [2]-Página da internet- http://www.nucleoinox.org.br - consultada em 23/04/02; [3]-“ASM HANDBOOK”- volume 9- “Metallography and Microstructures” p. 288-293. [4]- ECKENROD e PINNOW, “Effects of chemical composion and thermal history on the properties of alloy 2205 dúplex stainless steel”, 1984 p. 77-87;
[5]-POTGIETER, J. H. CORTIE, M. B. Determination of the microstructure and alloy element distribution in experimental duplex stainless steels. Materials characterization v. 26 1991 p. 155-65; [6]- Página da internet- http://www.pipesystem.com.br/Artigos-Tecnicos/Aco-Inox/body-aco_inox.html - consultada em 26/04/02; [7]-AGARWAL, D.C. Duplex stainless steels ”The cost effective answer to corrosion problems of major industries.” Key Eng. Mater n.2 v.20-28 1988 p.1677-92 [8]- RAYNOR e RIVLIN, Phase equilibria in iron ternary alloys The Institute of Metals, London, 1988;
[9]- LANGEBORG, R. The physical metalurgy of stainless steels. Proceedings of international conference on stainless steels, 1991, Chiba, Japan jun. 1991. p. 11-24.
[10]-MAGNABOSCO, R. Influência da microestrutura no comportamento eletroquímico do aço SAF 2205. Tese (Doutorado em engenharia) – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, Universidade de São Paulo, 2001 p. 98-111; [11]- SOLOMON, H. D. DEVINE Jr., T. M. Duplex stainless steels – a tale of two phases. In: Duplex stainless steels – conference proceedings. ASM Metals Park : Ohio 1982 p. 693-756.